《机械设计基础》杨晓兰版(机械工业出版社)课后习题答案

1、F=3n2pl ph=3× 8 2× 11 1=1.第十三章习题册参考答案绪论0-1判断题（ 1）×（ 2）×（ 3）×（ 4）（ 5）（ 6）×（7）×0-2填空题（ 1）确定的相对（ 2）机械（ 3）零件（ 4）构件0-3选择题（ 1）A（2）A（ 3）A（4）A（5） A一、机构的自由度1-1判断题（ 1）×（ 2）（ 3）×（ 4）×（ 5）×（ 6）×（7）（ 8）（ 9）×（ 10）（ 11）（ 12）×（ 13）×（14）×

2、;1-2填空题（ 1）运动副（2）独立（3） 2（ 4）低（ 5）机构自由度（6）机架1-3选择题（ 1）A（2）A（ 3）A（4）A（ 5）A（6） A（7）A（ 8）A（9）A（10） A（11）A（12）A（13）A1-4解：a）F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 0=1b）F=3n 2pl ph=3× 5 2× 7 0=1c ）F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 0=1d）F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 0=1e） F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4

3、0=1f ） F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 0=1 g） F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 0=11-5 解：a） F=3n 2pl ph =3 ×5 2× 70=1b）滚子中心存在局部自由度，c） E 处存在复合铰链， F=3n 2pl ph=3×5 2× 6 1=2 d） F=3n 2pl ph=3× 6 2× 8 1=1e）滚子中心存在局部自由度，两移动副处之一为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链F=3n 2pl ph=3× 9 2× 12

4、2=1f ）齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链，F=3n 2pl ph=3× 4 2× 4 2=2lhg） F=3n 2p p =3× 3 2× 3 0=3h）滚子中心存在局部自由度，=3 2pl h=3× 3 2× 32=1F npi ）中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链，=3n 2pl ph=3× 7 2× 10 0=1j ）左边部分全为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链，lhF=3n 2pp =3× 5 2× 70=11-6解：a）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n

5、2pl ph=3× 4 2×5 1=1>0b）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n 2pl ph=3× 3 2× 4 1=0;.c）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n 2pl ph=3× 4 2× 6 0=0d）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n 2pl ph=3× 3 2×4 0=1>0二、平面连杆机构2-1 判断题（ 1）×（ 2）×（ 3）（ 4）×（ 5）（ 6）×（7）（ 8）（ 9）（ 10）×（ 11）×

6、（ 12）（ 13）×（14）×（ 15）（ 16）×（ 17）×（ 18）（ 19）×（ 20）（21）×（ 22）×（ 23）×（ 24）×（ 25）2-2 填空题（ 1）低（ 2）转动（ 3）3（ 4）连杆，连架杆（ 5）曲柄，摇杆（ 6）最短（ 7）曲柄摇杆（ 8）摇杆，连杆（9）2（ 10）（ 11）运动不确定（ 12）非工作时间（ 13）惯性（ 14）大（ 15）中的摆动导杆机构有，中的转动导杆机构无（16）机架（ 17）曲柄（ 18）曲柄滑块（ 19）双摇杆（ 20）双曲柄机构（ 21）无，

7、有2-3 选择题（ 1）A（2）C（ 3）B（4）A（ 5）B（6） B（7）A（ 8）C（9）A（10） A（11）A（12）C（13）C（14）A（ 15）A（16）A（17） A（18）A（19）A（20）A（21）A2-4 解：a）双曲柄机构，因为40+110<70+90，满足杆长条件，并以最短杆为机架b）曲柄摇杆机构，因为30+130<110+120，满足杆长条件，并以最短杆的邻边为机架c）双摇杆机构，因为 50+100>60+70，不满足杆长条件，无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d）双摇杆机构，因为 50+120=80+90，满足杆长条件，并以最短杆的对边为机架2-

8、5解：（ 1）由该机构各杆长度可得 l AB+ l BC l CD+ l AD，由此可知满足杆长条件，当以 AB杆或 AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在（ 2）以 l BC或 l AD 杆成为机架即为曲柄摇杆机构，以l AB杆成为机架即为双曲柄机构，以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6解：（ 1）曲柄摇杆机构由题意知连架杆 CD杆不是最短杆， 要为曲柄摇杆机构， 连架杆 AB杆应为最短杆 （ 0<l AB 300 mm）且应满足杆长条件 l AB+l BC l CD+l AD，由此可得 0<l AB150mm（ 2）双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边，要为双摇杆机构

9、应不满足杆长条件 AB杆为最短杆（ 0<l AB 300mm）时， l AB+l BC>l CD+l AD，由此可得 150mm<lAB 300mm AB杆为中间杆（ 300mm l AB 500mm）时， l AD+l BC>l CD+l AB，由此可得 300mml AB<450mm AB杆为最长杆（ 500mm l AB<1150mm）时， l AB+l AD>l CD+l BC，由此可得550mm<lAB<1150mm由此可知： 150mm<lAB<450 mm， 550mm<lAB<1150 mm （ 3）

10、双曲柄机构要为双曲柄机构，AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件CD+ 杆为中间杆（300mmAB 500mm）时，lAD+BClABlll AB杆为最长杆（ 500mm l AB<1150mm）时， l AB+l AD l CD+l由此可知： 450mm l AB 550mm2-7解：AB，由此可得BC，由此可得450mm l AB 500mm 500mm l AB 550mm;.a）b）c）d）e）各机构压力角和传动角如图所示，图a) 、d）机构无死点位置，图b) 、 c）、e）机构有死点位置2-8解：用作图法求解，主要步骤：（ 1）计算极位夹角：K11.511801801.536K11

11、（ 2）取比例尺 =0.001m/mm（ 3）根据比例尺和已知条件定出A、D、 C三点，如图所示（ 4）连接 AC，以 AC为边作角的另一角边线，与以D为圆心、摇杆DC为半径的圆弧相交于C1和 C2 点，连接 DC1和 DC2得摇杆的另一极限位置（两个）（ 5）从图中量得 AC=71mm， AC1=26mm，AC2=170mm（ 6）当摇杆的另一极限位置位于DC1 时：;.l ABAC AC122.5mm ， lBCAC AC148.5mm22（ 7）当摇杆的另一极限位置位于DC1 时：l ABAC2 ACAC AC2120.5mm49.5mm ， lBC22答：曲柄和连杆的长度分别为22.5

12、mm、48.5mm 和 49.5mm、 120.5mm。2-9解：用作图法求解，主要步骤：（ 1）计算极位夹角：180K11801.2116.4K11.21（ 2）取比例尺 =0.001m/mm（ 3）根据比例尺和已知条件定出滑块的两极限位置C1、 C2 两点，如图所示（ 4）连接 C1C2，以 C1C2 为直角边作直角三角形C1C2P，使 C1 C2P=90° =73.6 °（ 5）以 C2P为直径作圆 O（ 6）将 C1C2 偏移 e 值，与圆 O交于 A 点，连接 AC1 和 AC2，（ 7）从图中量得 AC1=34mm， AC2=82mm，则：l ABAC2AC12

13、4mm， l BCAC1AC258mm22答：曲柄和连杆的长度分别为24mm和 58mm。2-10解：用作图法求解，主要步骤：（ 1）计算极位夹角：180K11801.4130K11.41;.（ 2）取比例尺 =0.002m/mm（ 3）根据比例尺和已知条件定出机架AC，如图所示（ 4）根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置（ 5）过 A点作摇杆两极限位置的垂线，得垂足点B1、 B2（ 6）从图中量得1=23mm，则l ABAB126mmAB答：曲柄的长度为26mm。2-11解：用作图法求解，主要步骤：（ 1）计算极位夹角：K11118011800K11（ 2）取比例尺 =0.001m

14、/mm（ 3）根据比例尺和已知条件定出D、C1、 C2 三点，如图所示（ 4）过 D点作 C1D的垂线，并与 C1C2 的连线交于 A 点（ 5）从图中量得 AD=220mm， AC1=234mm， AC2=180mm，则：AC 2 AC127mm， l BCAC2AC1207mm ， l ADAD 220mml AB22答：曲柄的长度为27mm，连杆的长度为207mm，机架的长度为 220mm。三、凸轮机构3-1 判断题（ 1）（ 2）×（ 3）（ 4）×（ 5）×（ 6）×（7）×（ 8）×（ 9）（ 10）（ 11）（ 12）（

15、 13）（14）（ 15）×（ 16）（ 17）（ 18）（ 19）×.3-2 填空题（ 1）使用（ 2）盘形（ 3）凸轮轮廓（4）变曲率（5）行程（ 6）行程（ 7）轮廓（ 8）凸轮的转角，从动件的位移（ 9）最小（ 10）法线（ 11）大（ 12）等速（13）小（14）许用压力角（ 15）低（ 16）大（ 17）大（18）内凹（ 19）抛物线（ 20）刚性3-3 选择题（ 1）B（2）A（ 3）A（4）A（ 5）A（6） C（7）A（ 8）A（9）A（10） A（11）A（12）A（13）A（14）A（ 15）A（16）A（17） B（18）A（19）A（20）C（21

16、）D（ 22）A（23）B（24） D（25）B（26）B（27）C3-4 解：（ 1）凸轮的基圆和基圆半径的标注如图所示（ 2）从动件的位移线图 s-t 和升程 h 的标注如图所示3-5解：凸轮的位移线图如图所示。3-6解：（ 1）凸轮的位移线图如图所示;.（ 2）凸轮的位移线图如图所示3-7解：所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示3-8解：所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示;.3-9解：各凸轮机构中b、 c 点的压力角如图所示四、间歇运动机构4-1判断题（ 1）（ 2）（ 3）×（ 4）（ 5）（ 6）×（ 7）×（ 8）×.4-2

17、填空题（ 1）周期性（2）棘轮（ 3）内（4）2（ 5）锯4-3选择题（ 1）A（2）A（ 3）A（4）A（ 5）A（6） A（7）A（ 8）A（9）A（10） A（11）A五、联接5-1 判断题（ 1）×（ 2）（ 3）（ 4）×（ 5）（ 6）（7）×（ 8）×（ 9）×（ 10）×（ 11）×（ 12）（ 13）×（14）×（ 15）×（ 16）×（ 17）（ 18）×（ 19）×（ 20）5-2 填空题（ 1）牙型（ 2）大（ 3）越高（ 4）自锁性（5）4

18、（ 6）螺钉（ 7）拧紧力矩（ 8）防松（ 9）一致（10）摩擦（ 11）直线（ 12）梯形（ 13）传力，传导，调整（ 14）右（15）轴和毂，挤压（ 16）轴的直径，轴头（17）A，B，C，C（18）增加键的长度（ 19）B（ 20）805-3 选择题（ 1）B（2）A（ 3）A（4）C（ 5）D（6） C（7）B（ 8）A（9）A（10） D（11）B（12）A（13）B（14）B（ 15）C（16）A（17） B（18）A（19）A（20）B（21）A（ 22）B（23）A（24） B（25）C（26）B（27）D（28）B（ 29）C（30）A（31） A（32）A（33）A（34）

19、D（35）A（ 36）A（37）A（38） A（39）A（40）A（41）A（42）B（ 43）A（44）D（45） A5-4 解：4F该螺栓连接为松螺栓连接，其强度条件为：d12Q235，其 235MPa ，取安全系数235拉杆材料为=1.7 ，则：s138.24MPasSS1.7则： d14 F4 2310314.56mm3.14 138.24查教材表5-2 可知，选小径1=17.294mm，公称直径=20mm的粗牙普通螺纹。dd答：拉杆螺纹的直径为M20。5-5解：5.2Fa该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：ed12Fa F0CFR，查教材表5-2可知，M16的螺栓的

20、小径d。取 C，则：zmf1=13.835mm=1.2zmfd12 4 2 0.153.14 13.8352 160FR5.2C5.21.218.49kN;.答：该螺栓组能承受的横向载荷应不大于18.49kN 。5-6 解：该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：5.2Faed12各螺栓所受轴向工作载荷FEFQ220005500Nn4各螺栓所受残余预紧力F =0.6 F ，各螺栓所受总轴向拉力 F =F +F =1.6 FE=1.6 × 5500=8800NREaER拉杆材料为 Q235，其 235MPa，取安全系数 S=1.5 ，则：s235156.67MPasS1.

21、55.2Fa5.288009.64mm则： d13.14156.67查教材表5-2 可知，选小径d1=10.106mm，公称直径d=12mm的粗牙普通螺纹。答：所求螺栓直径为M12。5-7解：5.2Fa该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：ed12材料为35 钢，其 s315MPa，取安全系数s315210MPaS=1.5 ，则： 1.5S查教材表 5-2可知， M16的螺栓的小径 d =13.835mm。则：1Fa F0CFR ， FRzmfd12 4 2 0.153.14 13.8352 21024.27kN5.2C5.2 1.2zmf答：允许承受的最大载荷不大于24.27

22、kN 。5-8* 解：（ 1）确定螺杆的直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：5.2Faed12a= =20kNF W材料为45 钢，其 355MPa，该连接不需严格控制预紧力，取安全系数S=4，则：s355s88.75MPaS45.2Fa5.220 100019.32mmd1 3.14 88.75查教材表 5-2可知，选小径d1=20.752mm，公称直径 d=24mm的粗牙普通螺纹。（ 2）确定扳手手柄的最小长度查教材表 5-2可知公称直径=24mm粗牙普通螺纹中径2=22.051mm，则：ddF d120 22.0511102.55mmL22L=1103mma，取F2

23、00答：（ 1）螺杆直径为M24。（ 2）扳手手柄的最小长度为1103mm。;.5-9解：（ 1）校核螺栓的剪切和挤压强度该螺栓连接为受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接：剪切强度条件为：4F；挤压强度md02条件为：pFpd0可知：s=2.5 ，s =2.5查教材表5-3 可知：8.8 级的螺栓的 =800Mpa；=640Mpa；查教材表 5-4bpsp则： s640800256MPa ；bpp320MPaS2.5Sp2.5FT6302423N4r46510 34F4 24237.72MPa256MPa；F24235.27MPa<320MPamd02/ 413.14122pd0 20 23答

24、：所用螺栓满足剪切和挤压强度要求（ 2）平键的选择及强度校核选 A 型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b =16mm， h = 10mm，L = 70mm。键的标记为：键16 × 70 GB/T 1096 2003。4T463084.85MPa50 60 MPap1070 16dhl 55答：所选择的键不满足强度要求。5-10 解：该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接，其强度条件为：e5.2Fad128.8 级的螺栓的 640MPa ，取安全系数=1.5 ，则：640ssSS426.67MPa1.5取 C=1.2 ，则： FCT1.263012.115kN 则：

25、a6 fr 60.166510 35.2Fa5.2121156.86mmd13.14426.67查教材表 5-2可知，可选小径1=8.376mm，公称直径d=10mm的粗牙普通螺纹。d答：螺栓直径为M10。5-11* 解：该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：5.2Faed 21受力分析如图所示;.将外载荷 P向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T 和横向载荷 P横向载荷 P= 10000N ；转矩 T =10000300 = 3000000 N· mm，方向如图所示由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力F P1FP 2FP3FP4P100002500N44由于转矩作用每

26、个螺栓受到的横向力FT1 FT 2FT 3T30000007071NFT 447527524r由图可知，螺栓1、2 所受的横向力相等，螺栓3、4 所受的横向力相等，且螺栓1、2 所受的横向力最大，其值为22222 25007071 cos135=9013.8NF1FP1FT12FP1 FT 1 cos135 25007071CF11.29013.8m=1，取 C=1.2 ，则： Fa167603.5Nmf0.165.2Fa5.2 67603.5d130.54mm3.14 120查设计手册可知，可选小径d1=31.67mm，公称直径d=36mm的粗牙普通螺纹。答：该螺栓组螺栓的小径须大于30.5

27、4 ，可选 M36的螺栓。5-12*解：（略）5-13 解：（ 1）确定螺柱直径5.2Fa该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：ed12每个螺栓平均承受的轴向工作载荷：pD 23.14 3 1602FE47536N4 z8取残余预紧力 FR=1.6 FE，则各螺栓所受总轴向拉力Fa=FE+FR=2.6 F E =2.6 × 7536=19593.6N5.8 级螺栓的 400MPa ，按控制预紧力取安全系数S=1.5 ，则：400ssS266.67MPa1.5则： d15.2Fa5.219593.611.03mm3.14266.67;.查教材表5-2 可知，可选小径d1

28、=13.835mm，公称直径d=16mm的粗牙普通螺纹。（ 2）确定螺柱分布直径取螺柱间距为 5d，则 D05 zd5 816203.82mm，取 D0=200mm3.14答：连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹，分布直径为200mm。5-14 解：（ 1）平键类型和尺寸选择安装齿轮处的键：选A 型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b = 25mm，h = 14mm， L =80mm。键的标记为：键25 × 80 GB/T 1096 2003。安装联轴器处的键：选A 型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b = 20mm，h = 12mm， L =100

29、mm。键的标记为：键20 × 100 GB/T 10962003。（ 2）平键连接强度的校核安装齿轮处平键强度校核：p4T480046.18MPa 100 120 MPadhl90 1480 25安装联轴器处平键强度校核：p4T480047.62MPa 50 60 MPadhl701210020所选择的平键满足强度要求答：所选择的平键满足强度要求5-15 解：（ 1）平键类型和尺寸选择选 A 型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b = 22mm，h = 14mm，L =100mm。此键的标记为：键22 × 100 GB/T 10962003 。（ 2）传递的

30、最大扭矩查教材表 5-7得 = （ 100 120） Mpa，取 =120MpappTp120 8014100 222620.8 N mdhl44答：能传递的最大扭矩不大于2620.8N ·m。5-16解：（ 1）平键类型和尺寸选择选 A 型平键，根据轴径和轴头长度， 从设计手册中查得键的尺寸b = 25mm，h = 14mm，L = 90mm。此键的标记为：键25 × 90 GB/T 1096 2003。（ 2）平键连接强度的校核4T4100048.84MPa 100 120 MPapdhl 90149025所选择的平键满足强度要求答：所选择的平键为键25 ×9

31、0 GB/T 1096 2003。经验算该键满足强度要求。六、带传动和链传动6-1 判断题（ 1）×（ 2）×（ 3）（ 4）（ 5）×（ 6）×（7）×（ 8）（ 9）×（ 10）×（ 11）（ 12）×（ 13）（14）（ 15）×（ 16）×（ 17）×（ 18）×（ 19）×（ 20）×（21）（ 22）×（ 23）×（ 24）（ 25）×.6-2 填空题（ 1）中心角， 120°（2）两侧， 40°

32、;（ 3）梯形， 7，Y（ 4）初拉力，摩擦系数，小轮包角（ 5）越大（ 6） 525（ 7）小（ 8）带的基准长度（ 9）平行，对称平面应在同一平面（ 10）小（ 11）传动比（ 12）张紧轮（ 13）摩擦力（ 14）可以（ 15）弹性滑动，打滑（ 16）打滑（ 17） 10（ 18）外（ 19）主（ 20）小（ 21）4（ 22）型号（ 23）主（ 24）绳芯（ 25）平均，瞬时（ 26）链轮的多边效应（ 27）不能保持恒定的瞬时传动比；传动平稳性差；工作时有噪音等（ 28）偶，奇（ 29）疲劳破坏，胶合（ 30）外链板与销轴（ 31）制造精度的影响，致使各排链的载荷分布不均（ 32）大，

33、跳齿（ 33）少，冲击，动载荷6-3 选择题（ 1）C（2）B（ 3）B（4）A（ 5）A（6） A（7）C（ 8）A（9）B（10） B（11）A（12）A（13）C（14）A（ 15）C（16）A（17） A（18）C（19）A（20）D（21）D（ 22）A（23）A（24） B（25）A（26）A（27）A（28）A（ 29）D（30）B（31） B（32）A（33）B（34）A（35）B（ 36）A（37）B（38） C6-4 解：（ 1）小轮包角1 180dd2dd1 57.3180400 15057.3165.7a1000（ 2）带的几何长度Ld 2a(dd1d d2 )22(4

34、00150) 22879.6mm( d d1dd2 )4a10001504001000224查教材表6-3 可知，选带的基准长度Ld=2800mm（ 3）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速n1dd 2n1dd 11460 150547.5r /minidd 1， n2400n2dd 2（ 4）滑动率 =0.015 时大带轮的实际转速n1dd 2， n2n1dd1 1 1460 150 10.015idd 11dd 2400539.3r / minn2答： 1）小轮包角为 165.7 °； 2）带的几何长度为2879.6mm，应选带的基准长度2800mm； 3）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速547.5r/min； 4）大带轮的实际转速539.3r/min。6-5 解：（ 1）确定带的基准长度LdLd0 2 a0( dd1 dd2 )22 500(224112)2(d d1 dd2 )4a0112 2245001534.1mm224查教材表6-3 可知，选带的基准长度L =1600mmd（ 2）确定实际中心距aa a0LdLd05001600 1534.1532.95mm22;.取实际中心距a=530mm（ 3）计算所需带的根数 zPcK AP1.144.4kW118022411257.318040015057.3167.9查教材表5301000得P 0.168kW ；